[理学]计算机网络复习.ppt

1、复习,什么是网络？,组成要素 多个自主的计算机 通信线路和通信设备 网络软件 目标 资源共享 信息的交互,计算机网络向用户提供的最重要的功能,连通性计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。 共享即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。,计算机网络的产生背景,是 20 世纪 60 年代美苏冷战时期的产物。 60 年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA (Advanced Research Project Agency) 提出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。 传统的电路交换(circuit switchi

2、ng)的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。 如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。,著名的兰德报告 无中心 冗余的节点和链路 抗核打击能力 ARPA Net计划 计算机网络诞生的里程碑,主机主机网络,主机主机网络,20世纪60s 20世纪70s 特征 单主机终端网络的互联，形成多主机为中心的网络 网络结构从“主机终端” 转变为“主机主机”,主机主机网络,两层网络概念的出现 由CCP组成的传输网络通信子网，为资源子网提供信息传输服务 主机的集合资源子网，提供各种网络资源，建立在通信子网基础上（可多系统并存）,网络的

3、基本通信方式,网络的基本拓扑结构,星型结构,HUB,网状结构,网络的基本拓扑结构,Internet 和 Internet 的区别,以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 以大写字母I开始的的 Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET。,ARPANET的成功使计算机网络的概念发生根本变化,早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网 各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机

4、的硬件和软件资源。 分组交换网则是以网络为中心，主机都处在网络的外围。 用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。,带宽,“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。 现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。,两种国际标准,法律上的(de jure)国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。 是非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。 TCP/IP 常被称为事实上的(de facto) 国际标准。,网络协议的组成要素,语法 数据与控制信息的结构或格式

5、 。 语义 需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 同步 事件实现顺序的详细说明。,应用层,物理层,数据链,路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层,物理层,数据链,路层,网络层,传输层,会话层,表示层,发送进程,接收进程,应用层协议,表示层协议,会话层协议,传输层协议,物理层,数据链,路层,网络层,主机A,主机B,路由器,路由器,物理层,数据链,路层,网络层,通信子网,物理介质,物理介质,逻辑通信,网络层协议2,链路层协议2,物理层协议2,逻辑通信：位于不同主机和网络设备中同层通信实体间的对话，对话遵 循某一特定协议，且每层协议各不相同； 传输层及以上层不同主机通信实体间的

6、逻辑通信是直接点对点的通信， 下3层中主机与路由器和路由器与路由器之间的通信也是直接通信，且同 层通信协议不尽相同。,网络层协议1,网络层协议3,链路层协议1,链路层协议3,物理层协议1,物理层协议3,TCP/IP协议的分层模型,网络接口层 Network Interface,互联网层 Internet,传输层 Transport,应用层 Application,端到端传输 TCP: Transmission Control Protocol UDP: User Datagram Protocol,点到点接力传递 IP: Internet Protocol,1.5.6 OSI 与 TCP/IP

7、体系结构的比较,应用层,运输层,网络层,表示层,会话层,数据链路层,物理层,7 6 5 4 3 2 1,OSI 的体系结构,应用层,网络接口层,网际层 IP,(各种应用层协议如 TELNET, FTP, SMTP 等),运输层(TCP 或 UDP),TCP/IP 的体系结构,无连接分组交付服务,运输服务 (可靠或不可靠),TCP/IP 的三个服务层次,沙漏计时器形状的TCP/IP协议族,HTTP,SMTP,DNS,RTP,TCP,UDP,IP,网际层,网络接口层,运输层,应用层,网络接口 1,网络接口 2,网络接口 3,Everything over IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务

8、,IP over Everything IP 可应用到各式各样的网络上,2.1 物理层的基本概念,物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即： 机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。 电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。 过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。,2.3.1 导向传输媒体,双绞线 屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同轴电缆 50 同轴

9、电缆 75 同轴电缆 光缆,3.2 点对点协议 PPP 3.2.1 PPP 协议的特点,现在全世界使用得最多的数据链路层协议是点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol)。 用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用 PPP 协议。,数据链路层的两个子层,为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层： 逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层 媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。 与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒

10、体无关，不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的,IEEE802标准体系,共享传输介质-广播-总线 争用-冲突/碰撞,以太网,以太网采用CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 载波监听多点接入/碰撞检测。下面是CSMA/CD的要点。 “多点接入” “载波监听” “碰撞检测”,CSMA/CD 协议,10BASE-T SynOptics通信公司的诞生 10BASE-T批准为 IEEE标准 10BASE-T是以太网发展史上的伟大里程碑 10BASE-T使Token Ring 消亡,3.4.3 以太

11、网的 MAC 层1. MAC 层的硬件地址,在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址。 802 标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个站的“名字”或标识符。 但鉴于大家都早已习惯了将这种 48 位的“名字”称为“地址”，所以本书也采用这种习惯用法，尽管这种说法并不太严格。,虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。 这些网段具有某些共同的需求。 每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个 VLAN。 虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。,利用以太网交换机可以很方便地实现虚拟局域网,ne

12、t-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id 16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,从一个 IP 数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网划分。 使用子网掩码(subnet mask)可以找出 IP 地址中的子网部分。,2. 子网掩码,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0

13、0 0 0 0 0,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,net-id,net-id,host-id 为全 0,net-id,网络地址,A 类 地 址,默认子网掩码 ,网络地址,B 类 地 址,默认子网掩码 ,网络地址,C 类 地 址,默认子网掩码 ,host-id 为全 0,host-id 为全 0,默认子网掩码

14、,4.4.2 ICMP的应用举例PING (Packet InterNet Groper),PING 用来测试两个主机之间的连通性。 PING 使用了 ICMP 回送请求与回送回答报文。 PING 是应用层直接使用网络层 ICMP 的例子，它没有通过运输层的 TCP 或UDP。,N1,R1,因特网,目的网络 下一跳 N1 直接 N2 R2 默认 R1,路由表,N2,R2,只要目的网络不是 N1 和 N2， 就一律选择默认路由， 把数据报先间接交付路由器 R1， 让 R1 再转发给下一个路由器。,因特网有两大类路由选择协议,内部网关协议 IGP (Interior Gateway Protoco

15、l) 即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。目前这类路由选择协议使用得最多，如 RIP 和 OSPF 协议。 外部网关协议EGP (External Gateway Protocol) 若源站和目的站处在不同的自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。这样的协议就是外部网关协议 EGP。在外部网关协议中目前使用最多的是 BGP-4。,4.2.4 地址解析协议 ARP 和逆地址解析协议 RARP,IP 地址,物理地址,ARP,物理地址,IP 地址,RARP,5.3.2 TCP 的连接,TCP 把连接作为最基本的抽象。 每一条 TCP

16、连接有两个端点。 TCP 连接的端点不是主机，不是主机的IP 地址，不是应用进程，也不是运输层的协议端口。TCP 连接的端点叫做套接字(socket)或插口。 端口号拼接到(contatenated with) IP 地址即构成了套接字。,套接字 (socket),套接字 socket = (IP地址: 端口号) (5-1) 每一条 TCP 连接唯一地被通信两端的两个端点（即两个套接字）所确定。即： TCP 连接 := socket1, socket2 = (IP1: port1), (IP2: port2) (5-2),SYN = 1, seq = x,ACK = 1, seq = x +

17、1, ack = y 1,CLOSED,CLOSED,主动打开,被动打开,A,B,客户,服务器,SYN = 1, ACK = 1, seq = y, ack= x 1,A 收到此报文段后向 B 给出确认，其 ACK = 1， 确认号 ack = y 1。 A 的 TCP 通知上层应用进程，连接已经建立。,第 6 章 应用层,6.1 域名系统 DNS 6.1.1 域名系统概述 6.1.2 因特网的域名结构 6.1.3 域名服务器 6.2 文件传送协议 6.2.1 FTP 概述 6.2.2 FTP 的基本工作原理 6.2.3 简单文件传送协议 TFTP,第 6 章 应用层（续）,6.3 远程终端协

18、议 TELNET 6.4 万维网 WWW 6.4.1 概述 6.4.2 统一资源定位符 URL 6.4.3 超文本传送协议 HTTP 6.4.4 万维网的文档 6.4.5 万维网的信息检索系统,第 6 章 应用层（续）,6.5 电子邮件 6.5.1 电子邮件概述 6.5.2 简单邮件传送协议 SMTP 6.5.3 电子邮件的信息格式 6.5.4 邮件读取协议 POP3 和 IMAP 6.5.5 基于万维网的电子邮件 6.5.6 通用因特网邮件扩充 MIME,第 6 章 应用层（续）,6.6 动态主机配置协议 DHCP 6.7 简单网络管理协议 SNMP 6.7.1 网络管理的基本概念 6.7.

19、2 管理信息结构 SMI 6.7.3 管理信息库 MIB 6.7.4 SNMP 的协议数据单元和报文 6.8 应用进程跨越网络的通信 6.8.1 系统调用和应用编程接口 6.8.2 几种常用的系统调用,示例,（2）设置IP地址 打开“Internet 协议(TCP/IP)属性” 对话框。,选择“使用下面的IP地址” : IP地址 子网掩码 默认网关 DNS服务器地址,信息插座及RJ45头的技术要求,RJ45插头与信息模块压线时有2种方式: TIA/EIA568A TIA/EIA568B,直通双绞线的线序遵循EIA-568B标准，按（左起：白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕）进行排列. 交叉线就是另一端按

20、照EIA/TIA568A规格（左起：白绿绿白橙蓝白蓝橙白棕棕）进行排列并整理好，通常我们制作直通线或交叉线都会粘上标签。 直通线用于下列连接：交换机到路由器、交换机到PC或服务器、集线器到PC或服务器。 交叉线用于下列连接：交换机到交换机、交换机到集线器、集线器到集线器、路由器到路由器、PC到PC、路由器到PC。,双绞线的连接方式,直通线,交叉线,设备调试方法,1Console口配置方法,2Telnet配置方法,52,通过console口配置,建立本地配置环境,配置口(Console),配置口（console）电缆,R232 串口,超级终端,连线 利用配置线将主机的COM口和路由器的console口相连 打开超级